Последствия загрязнения природной среды тяжелыми металлами

Последствия
загрязнения
природной среды
тяжелыми металлами
Т.В.Черненькова
Выбросы загрязняющих веществ
Прямое воздействие
Опосредованное
воздействие
Механическое
(закупорка устьиц осевшей пылью нарушение газообмена и транспирации)
Изменение
ценотических связей
Физическое
(изменение оптических свойств света уменьшение поглощения коротковолнового
излучения, увеличение поглощения лучей
инфракрасного спектра вызывает
увеличение температуры запыленных листьев)
Изменение
консортивных отношений
Химическое
(фитотоксичность частиц и растворов солей
вызывают повреждения тканей, зеленых пигментов,
других клеточных структур)
Структурно-функциональные
нарушения в сообществе,
изменение сукцессионного статуса
Выбросы загрязняющих веществ
Макроклимат
Древесный и
кустарниковый
ярусы
Травянокустарничковый ярус
Моховолишайниковый ярус
Микроклимат
Круговорот
веществ
Подстилка
Почва
– Модель структурно-функциональной
организации лесных сообществ в условиях
техногенной нагрузки
500
металлов
400
мкМ/л, мМ/кг
Концентрации
Суммарное содержание металлов
в почве и снеге
в окрестностях
300
Снег
200
Почва
100
0
З-70
С-20
С-10
С-5
Ю-2
Ю-10
Ю-20
Ю-30
З-86
Расстояние до источника выбросов, км
металлургического
ppb
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
B-20
B-16
B-11
B-7
B-3
В-1
ЮЗ-4
ЮЗ-2
,5
Ю-7
З-7,5
Ю-42
ЮЗ-4
2
ЮЗ-2
1
ЮЗ-8
0
ЮВ13
2
комбината
ЮЗ-1
5
ЮЗ-1
1
Ю-11
Содержание Hg в снеге
Расстояние до источника выбросов, км
Возрастная структура деревьев в разных зонах
в окрестностях металлургического комбината
100%
80%
60%
40%
20%
0%
Фон
Буферная
1-50 лет
50-80
Импактная
> 80
Средняя масса хвои на
побеге, г
2,5
2
6
5
1,5
4
3
1
2
1
0,5
0
5
10
20
30
Расстояние до комбината, км
Изменение массы хвои разных лет
по градиенту загрязнения
Число видов
Зависимость числа видов от величины фитомассы
растений наземного яруса
в разных зонах загрязнения
40
35
30
25
20
15
10
5
Ф
он
о
Бу вая
фе
р
И
мп на
ак я
тн
ая
0
4 1
8
12
20 16
28 24
Фитомасса г/кв.м
Изменение состава подчиненных ярусов растений
в хвойных лесах в окрестностях
комбината “Североникель”
13
6
0
0
5
Импактная
1
8
Буферная
8
8
Фоновая
5
Цветковые
10
15
20
Мохообразные
25
30
Лишайники
35
Изменение запасов
подстилки, надземной и
подземной массы
в сосняках
в окрестностях
комбината
“Печенганикель”
2300
фитомасса, г/кв.м2
800
600
2100
400
2000
1900
200
1800
0
1700
Фоновая Буферная Импактная
мортмасса, г/кв.м
2200
Наземная
фитомассам
Корни
Подстилка
Путь генерализации данных
Изменение основных параметров растительности сосняков
в окрестностях комбината Печенганикель (км)
Ю-7
Ю-11
Древесный ярус
Sj
3
2
2
р (ц/га)
0
7,6
14,3
k
0
3,9
5,3
Травяно-кустарничковый ярус
Sj
3
4
6
р (ц/га)
0
19,1
33,4
k
0
8,74
14,2
Мохообразные
Sj
1
3
5
р (ц/га)
0
+
1,74
k
0
0
2,95
Лишайники
Sj
0
5
13
р (ц/га)
0
0,08
1,3
k
0
0,63
4,11
K
ИИСф
0
0
13.2
25
26.6
53
Ю-17 ЮЗ-11
3
5
3,9
3
14,8
6,7
14
53,4
27,3
9
64,4
24,1
9
7,4
8,16
10
9,75
9,87
11
6,34
8,35
13
7,24
9,7
46.8
85
50
100
К, усл.ед.
Параметры Ю-1,5
Коэффициент абсолютной ценотической сохранности k
для каждого из ярусов можно вычислить используя
видовое разнообразие и любые показатели их
значимости, например, биомассу, продуктивность,
проективное покрытие и т.д. (k i = pi S i,
, где pi – ценотическая значимость биогоризонта;
Si – видовое разнообразие биогоризонта).
60
50
40
30
20
10
0
1,5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 65 70 75
мrМ/л
Древесный ярус
Травяно-кустарничковый ярус
Мохообразные
Лишайники
Изменение величины ИИС
фитоценозов в окрестностях
металлургического
комбината
Интегральный индекс сохранности (ИИС)
фитоценоза имеет вид:
ИИС ф = 1/n  k ij / k iz * 100% ,
ИИС, %
где kij – абсолютная ценотическая сохранность
биогоризонта в нарушенном местообитании j;
kiz –контрольное значение этого параметра;
n – число биогоризонтов
120
100
80
60
40
20
0
Североникель
Ельники
0
20
40
60
Сосняки
80
100 км
Возможности генерализации данных
К, усл. ед
Применение величины абсолютной ценотической сохранности отдельных биогоризонтов k i
и их суммы К = k n для всего сообщества позволяет корректно сравнивать разные природные
сообщества в целом при различной степени антропогенной нарушенности
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
Сумма Cu и Ni в подстилке, мМ/кг
Предтундровые
Северотаежные
Южнотаежные
70